1、上海医疗器械高等专科学校毕业论文放疗技术的发展与应用姓 名: 张子珺 系 部: 医疗器械工程系 专 业: 临床工程技术 班 级: 10 医械临床 指导教师: 陈正龙 完成日期 2013 年 6 月 2 日放疗技术的发展与应用2放疗技术的发展与应用摘 要放射治疗是肿瘤治疗的重要手段之一,也是一门多学科综合性较强的专业。放射治疗技术是放射治疗学的重要组成部分,是实施放射治疗过程中的一种手段。这是一门年轻的学科,至今只有百余年历史,但是却有着重要的作用。近年来,放射治疗领域中的各种高新技术日益增多,放射治疗技术也得到了长足的发展。本论文针对放射治疗技术的发展历史以及实际应用等方面,通过介绍各种放疗设
2、备的基本原理以及其发展历史,希望能让大家系统的了解放射治疗技术的概念和放射治疗设备治疗肿瘤的原理,能够对放射治疗技术有个初步的概念。关键词:放疗技术 ,发展历史 ,医疗设备,医用电子直线加速器上海医疗器械高等专科学校毕业论文3Development and Application of Radiotherapy TechnologyABSTRACTRadiation therapy is an important means of cancer treatment, is also a multidisciplinary strong professional. The radiation t
3、herapy is an important part of the therapeutic radiology, is a means in the embodiment of the radiotherapy. This is a young discipline, so far only a hundred years of history, but it plays an important role. In recent years, the field of radiation therapy in a variety of high-tech growing number of
4、radiation therapy technology has been developed by leaps and bounds.This thesis focuses on the history of the development of radiation therapy as well as the actual applications, by introducing a variety of radiotherapy equipment the basic principles and history of its development, want to make the
5、treatment of tumors of the principle of all systems to understand the concept of radiation therapy and radiation therapy equipment, the initial concept to radiotherapy techniques.Key Words: Radiotherapy,Technology,Development and History, Medical Equipment, Electron Linear Accelerator放疗技术的发展与应用4目录摘
6、要 .2Development and Application of Radiotherapy Technology.3ABSTRACT .3第 1 章 绪论 .51.1 癌症的介绍 .51.2 癌症的病因 .51.3 癌症的危害 .51.4 癌症的治疗现状 .61.4.1 手术治疗 .61.4.2 放射治疗 .61.4.3 化学治疗 .71.4.4 中医治疗 .71.5 目的及意义 .7第 2 章 放射治疗技术发展简史 .82.1 肿瘤放射治疗的历史 .82.1.1 放射物质的发现 .82.1.2 放疗技术问世 .82.2 我国放射治疗的发展历史 .9第 3 章 常用放射治疗设备 .113.
7、1 X 射线治疗机 .113.1.1 X 射线治疗机简介 .113.1.2 X 射线机的一般结构 .113.1.3 X 射线治疗机的改进 .123.2 远距离 60co 治疗机 .133.2.1 60co 治疗机简介 .133.2.2 60co 远距离治疗机的一般结构 .133.3 医用直线加速器 .153.3.1 医用加速器简介 .153.3.2 医用加速器的结构 .16第 4 章 放射治疗技术应用 .204.1 概述 .204.2 具体环节 .204.2.1 体模阶段 .204.2.2 治疗计划的设计 .20第 5 章 结论 .24谢 辞 .25参考文献 .26上海医疗器械高等专科学校毕业
8、论文5第 1 章 绪论1.1 癌症的介绍癌症是一大类恶性肿瘤的统称。癌细胞的特点是无限制、无止境地增生,使患者体内的营养物质被大量消耗;癌细胞释放出多种毒素,使人体产生一系列症状;癌细胞还可转移到全身各处生长繁殖,导致人体消瘦、无力、贫血、食欲不振、发热以及严重的脏器功能受损等等。与之相对的有良性肿瘤,良性肿瘤则容易清除干净,一般不转移、不复发,对器官、组织只有挤压和阻塞作用,但癌症(恶性肿瘤)还可破坏组织、器官的结构和功能,引起坏死出血合并感染,患者最终由于器官功能衰竭而死亡。1.2 癌症的病因人类为什么会患上癌症?众多医学研究及临床试验揭开了病魔的面纱:人体细胞电子被抢夺是万病之源,活性氧
9、(自由基 ROS)是一种缺乏电子的物质(不饱和电子物质) ,进入人体后到处争夺电子,如果夺去细胞蛋白分子的电子,使蛋白质接上支链发生烷基化,形成畸变的分子而致癌。该畸变分子由于自己缺少电子,又要去夺取邻近分子的电子,又使邻近分子也发生畸变而致癌。这样,恶性循环就会形成大量畸变的蛋白分子,这些畸变的蛋白分子繁殖复制时,基因突变。形成大量癌细胞,最后出现癌症。医学家指出癌症病因是:机体在环境污染、化学污染(化学毒素) 、电离辐射、自由基毒素、微生物(细菌、真菌、病毒等)及其代谢毒素、遗传特性、内分泌失衡、免疫功能紊乱等等各种致癌物质、致癌因素的作用下导致身体正常细胞发生癌变的结果,常表现为:局部组
10、织的细胞异常增生而形成的局部肿块。癌症是机体正常细胞在多原因、多阶段与多次突变所引起的一大类疾病。1.3 癌症的危害癌症其实是一种非常古老的疾病。公元前 300 多年,西方医学史上就有“癌症“的文字记载。多少世纪以来,癌症像幽灵一般死死地纠缠着人类,每年要吞噬数百万人的生命,致使人们“谈癌色变。在欧美等发达国家,癌症为人类死因的第二位,在发展中国家亦位居第二位据世界卫生组织最近公布的统计资料,目前全世界癌症患者约达 1400 万,每年新发病人数约700 万,每年约有 500 万人死于癌症,约每 6 秒钟就有 1 人死于癌症。预测这一数字将会呈上升趋势,到 2000 年每年因癌症死亡人数将会增加
11、到 800 万人。在我国,估计每年新增病例约 120 万,每年约有 100 万人死于癌症。放疗技术的发展与应用61.4 癌症的治疗现状1.4.1 手术治疗一、根治性手术:由于恶性肿瘤生长快,表面没有包膜,它和周围正常组织没有明显的界限,局部浸润厉害,并可通过淋巴管转移。因此,手术要把肿瘤及其周围一定范围的正常组织和可能受侵犯的淋巴结彻底切除。这种手术适合于肿瘤范围较局限、没有远处转移、体质好的病人。二、姑息性手术;肿瘤范围较广,已有转移而不能作根治性手术的晚期病人,为减轻痛苦,维持营养和延长生命,可以只切除部分肿瘤或作些减轻症状的手术,如造瘘术等。 三、探查性手术:对深部的内脏肿物,有时经过各
12、种检查不能确定其性质时,需要开胸、开腹或开颅检查肿块的形态,肉跟区别其性质或切取一小块活组织快速冰冻切片检查,明确诊断后再决定手术和治疗方案,为探查性手术。1.4.2 放射治疗放射治疗简称放疗,它是利用高能电磁辐射线作用于生命体,使生物分子结构改变,达到破坏癌细胞目的的一种治疗方法。放射能够治疗癌症是因为癌细胞对放射线敏感。目前临床上应用的放射线有 X 线治疗和 r 线治疗两种。放射治疗对癌症是否有效,取决于许多因素,如临床时间的早晚,肿瘤病理类型和它对放射的敏感性,病人的整体状况和肿瘤周围情况都有关。肿瘤对放射敏感性的高低与肿瘤细胞的分裂速度、生长快慢成正比。同一种肿瘤的病理分化程度与放射敏
13、感性成反比,即肿瘤细胞分化程度低则放射敏感性高,而分化程度高者则放射敏感性低。因此临床根据肿瘤对不同剂量放射线的反应不同可分为三类:一类是对放射敏感的肿瘤,常照射50 60 戈瑞,肿瘤即消失,如淋巴瘤、精原细胞瘤、无性细胞瘤及低分化的鳞状上皮细胞癌、小细胞未分化型肺癌等。另一类属是中度敏感的肿瘤,要照射到 6070 戈瑞左右,肿瘤才消失。再一类是对放射不敏感的肿瘤,其照射量接近甚至超过正常组织的耐受量,放射治疗的效果很差,如某些软组织肉瘤和骨的肿瘤等。肿瘤的放射敏感性还和其生长方式有关,一般向外突性生长的肿瘤如乳突型、息肉型、菜花型较为敏感,而浸润性生长的肿瘤如浸润型、溃疡型,则敏感性较低。放
14、射敏感性与放射治愈率并不成正比。放射敏感性的肿瘤,虽然局部疗效高,肿瘤消失快,但由于它的恶性程度大,远处转移机会多,因而难于根治。鳞状上皮癌的放射性属中等,但它的远处转移少,故放射治愈率较高,如皮肤癌、鼻咽癌、子宫颈癌。另外,对淋巴肉瘤、髓母细胞瘤等较敏感。高度敏感的有多发性骨髓瘤、精原细胞瘤,卵巢无性细胞瘤、尤文氏瘤、肾母细胞瘤等。高度敏感的肿瘤可以放疗为主,早期宫颈癌、鼻咽癌、舌癌、早期的食管癌等放疗的五年生存率均可达 90%以上。这些癌症的晚期放疗有时也能取得一定的疗效。上海医疗器械高等专科学校毕业论文71.4.3 化学治疗化学疗法是将药物经血管带到全身,对身体所有细胞都有影响。这种疗法
15、有时也称为“胞毒疗法” ,因 为所用药物都是有害,甚至是带毒性的,体内细胞,无论是否恶性细胞,都受到破坏。化疗分为四个类型(晚期或播散性肿瘤的全身化疗,辅助化疗,新辅助化疗,特殊途径化疗)1.4.4 中医治疗中医治疗癌症现在已经被国内外医疗专家广泛的认可,大量的临床试验及科研研究已经证实了中医治疗癌症的效果。在古代的医疗文献中,早有关于癌症的病因、病名以及治疗方法,例如乳岩(即乳腺癌) 、肾岩(又称肾岩翻花,即龟头癌) 、舌岩(即舌癌) 、噎膈(即食道癌) 、症瘕积聚(各种腹部肿瘤或转移癌) 、恶疮(即皮肤癌) 、瘿瘤(即淋巴癌或转移癌) 、鼓胀(癌症并发腹水) 、癃闭(尿路肿瘤)等等。治疗方
16、面主要有两种方法,即口服及外用中药、针灸疗法。1.5 目的及意义放射治疗是癌症的重要医疗方法之一,而放射治疗技术是放射治疗学的重要组成部分,放射治疗技术的准确与否,是否合理,是会直接影响放射治疗对肿瘤的治疗效果。本论文的主要目的是介绍放射治疗技术的发展历史和应用,让大家对放射治疗技术有个系统的认识,先从放射治疗技术的发展历史以及各类设备的原理开始展开论述,阐述放射治疗技术的概念和用放射治疗设备治疗肿瘤的过程。之后介绍在各种不同部位的肿瘤上的放射治疗方法,详细的介绍放射治疗技术的实际应用。希望本文的研究能成为日后其他放射治疗技术员的参考。放疗技术的发展与应用8第 2 章 放射治疗技术发展简史2.
17、1 肿瘤放射治疗的历史2.1.1 放射物质的发现1895 年,德国物理学家伦琴在做实验时,发现玻璃真空管中受阴极射线轰击的区域发出一种看不见的射线,照射到某些化学物品时能发出荧光,可使感光照片显影,当时应为不知道起性质,所以命名为 X 射线,此后 X 射线很快被用作医学诊断,开启了影像诊断和放射治疗的新纪元。为了纪念科学家伦琴的这一重大发现,X 射线又称为伦琴射线,把射线的剂量单位称为伦琴。 、1896 年,法国物理学家贝克勒尔报告,他发现了铀盐的放射性,射出与 X 射线非常类似的东西,也可以是照相底片曝光。1898 年法国物理学家居里夫妇发现了放射性核素镭-226.这又一对人类科学做出杰出贡
18、献的重大发现,再次轰动了世界科学界,为了纪念他们,把贝克勒尔(Bq)和居里(Ci)作为放射性活度的计量单位。2.1.2 放疗技术问世1899 年,放射治疗治愈了第一列病人。然而,尽管在 X 射线和镭被发现后,很快被应用到了肿瘤治疗,但是由于认识有限,设备条件的限制以及技术上的极为混乱,无法得到进一步的提高,在开展放疗的前几年中,发生了不少的事故,于是人们有了否定的看法,放射治疗进入低谷,经历了 20 年的漫长而痛苦的成长过程。在这期间,科学家们再次以顽强的意志和可贵的科学精神继续探索和研究,有了重要的进展。1931 年,美国物理化学家库利吉发明了 140KV 的 X 射线管,1922 年有成功
19、研制了 200KV 的用于深部 X 射线治疗的的 X 射线机,成为现代 X 射线管的雏形。同年在巴黎召开的国际肿瘤大会上,Coutard 和 Hautant 报告了放射治疗可治愈晚期喉癌,而且无严重并发症,使放射治疗出现了新的转机,确立了临床发射治疗技术的地位。1950 年,开始使用重水型核反应堆获得大量的人工放射性 60co 源,促使了远距离 60co 治疗机大批问世,标志这“千伏时代”的终极和“兆伏时代”的开启,改变了过去 X 射线治疗机只能治疗比较表浅肿瘤的状态。放射治疗的适应症进一步扩大,治疗效果明显提高,各种肿瘤患者的存活率有了很大的根本性的改变,从而奠定了现代放射治疗技术的地位。1
20、951 年,电子感应加速器投入使用,1953 年,英国的翰墨史密斯医院最早安装了直线加速器。随后直线加速器逐步替代了 60co 治疗机而成为放射治疗的主流机器。随着放射 60co 治疗机以及直线加速器的普及,放射治疗的疗效有了质的突破,放射治疗也成为了治疗肿瘤的主要手段之一。20 世纪 70 年代以来,随着电子技术和计算机技术的发展,模拟机,CT,MRI,TPS 治疗计划系统相继问世,进一步的提高了放射治疗的精确度,使放射治疗技术进入了崭新的历史时期。70 年代建立的雷辽的巴黎系统,80 年代发展的近代近距离治疗。这一切都改善了正常组织的防护和剂上海医疗器械高等专科学校毕业论文9量分布,明显减
21、少了操作人员的受照射剂量。近距离后装治疗的范围明显的扩大了,使过去以外照射为主变成了内外结合的放射治疗,肿瘤放射治疗更趋于合理化。20 世纪 60-80 年代,Withers 等学者系统的提出了放射治疗中需要考虑的生物因素(4R) ,即细胞放射损伤的修复,组织细胞的再增数,肿瘤乏氧细胞的再氧合和细胞周期时相的再分布。“4R”理论指导临床治疗实践,至今仍然是放射生物学的基础。20 世纪九十年代,适型调强放射治疗技术出现,使射线剂量的分布在三维上和靶区体积的形状一致,最大限度的提高了靶区剂量,同时最大限度的降低了周围正常组织,重要器官受照体积和受照剂量,减轻了并发症,提高生存率和患者的生活质量。适
22、型调强放射治疗技术是 20 世纪放射治疗的一场革命,是 21 世纪放射治疗技术的发展方向。2.2 我国放射治疗的发展历史在我国,1920 年初,北平协和医院安装了第一台浅层 X 射线治疗机器,1923 年上海法国医院有了 200KV 深层 X 射线治疗机,协和医院还有了 500mg 镭及放射性氡发生器。1927 年谢志光医生接管了北平协和医院放疗科,不但添置了放射治疗设备,还聘用了美籍放射物理师,我国第一次有了专业放射物理师。1932 年,梁铎教授在北京大学附属医院建立了放射治疗科。1934 年苏州博习医院也开始进行放射治疗,但是仅有一台 200KVX 射线治疗及。1949 年解放时,全国在北
23、京,上海,广州,沈阳等地越有 5 家医院拥有放射治疗设备。新中国成立后,党和政府对人民的健康和肿瘤防治事业极为重视,1953-1959 年,在北京,上海,天津,广州等地重点建立了放疗基地大量收治癌症患者,培养了大量技术骨干,其中不少成为了全国各地放射肿瘤学科的带头人,为我国放疗事业发展做出了重大贡献。1985 年,中国核工业总公司苏州医学院及其附属第一医院和附属第二医院(现归属苏州大学)放射医学专业在军转民死详细,拓宽了专业方向,与上述各大肿瘤中心一期,在治疗肿瘤病人的同时,培养了大量各个层次的放疗技术骨干,为我国放射肿瘤临床,教学,科研事业的发展做出了重要的贡献。20 世纪 50 年代后,我
24、国引进了第一台高能射线装置 60co 远距离外照射治疗机,1968 年引进了第一台电子感应直线加速器,1975 年引进第一台直线加速器,1986 年成立了中华医疗学会放射肿瘤学会,出现了中华放射肿瘤学杂志,使我国的放射肿瘤事业又掀开了新的一页。特别是近几年来又得到了空前的发展,开展了包括三维立体定向放射治疗在内的各种放射治疗新技术,肿瘤放射物理,放射生物的研究也取得了丰硕的成果。2006 年起,全国统计拥有放射治疗的医院 952 家,从事放射治疗的专业医务人员达到了 18992人,其中放射肿瘤医师 5247 人,技术员 4559 人,护士 6864 人,物理师傅 1181 人,维修工程技术员
25、1141 人。全国设备统计:直线加速器 918 台,60CO 远距离治疗机 472 台,深部 X 射线机 146 台,模拟定位机 827 台,治疗计划系统 851 台,剂量仪 796 台,X 刀 467 台, 刀 149 台。治疗床 35503 张,每天治疗癌症患者 42109 人,每年收治新病人 40944 人,开展定向放疗手术的科室 486 个,立体定向放疗的科室 455 个,三维适形放疗科室 579 个,调强放射治疗科室 115 个。另外,政府在全国实行了上岗考证制度,包括物理师,医师,技术员,必须参加国家级考试,具备国家颁发的资格证书后才能上岗。近几年来,增设的放射治疗的医院在各省市,地级和县级市,放疗技术的发展与应用10甚至乡镇医院也越来越多,购置的设备也越来越先进。我国的放射治疗技术正在进行着突飞猛进的建设。
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